Η Exails Laser Tech Προωθεί την Έρευνα για την Ενέργεια Σύντηξης

Η ανθρωπότητα βρίσκεται στο χείλος της αξιοποίησης απεριόριστης καθαρής ενέργειας, με την τεχνολογία λέιζερ υψηλής ενέργειας να λειτουργεί ως κρίσιμος καταλύτης. Στην επιδίωξη της ελεγχόμενης πυρηνικής σύντηξης, οι επιστήμονες ωθούν συνεχώς τα όρια των δυνατοτήτων λέιζερ. Αυτό το άρθρο διερευνά τις εφαρμογές των εγκαταστάσεων λέιζερ υψηλής ενέργειας στην έρευνα αλληλεπίδρασης αδράνειας περιορισμού και αλληλεπίδρασης φωτός-ύλης, ενώ επισημαίνει την τεχνολογική συμβολή του Exail στην υποστήριξη αυτών των πρωτοποριακών προσπαθειών.

Τα λέιζερ υψηλής ενέργειας ορίζονται ως συστήματα παλμικού λέιζερ ικανά να παρέχουν ενέργεια εξόδου 100 millijoules ή μεγαλύτερη. Μέσω της ενίσχυσης, αυτά τα συστήματα μπορούν να επιτύχουν ενεργειακά επίπεδα που φτάνουν τα kilojoule ή ακόμα και τα megajoule. Όταν συνδυάζονται με διάρκειες παλμών κλίμακας νανοδευτερόλεπτων, τέτοιες υψηλές ενέργειες παλμών μεταφράζονται σε εξαιρετική οπτική ισχύ αιχμής—για παράδειγμα, το 1 joule που παρέχεται σε 10 νανοδευτερόλεπτα παράγει μέγιστη ισχύ σε εκατοντάδες μεγαβάτ. Η τεχνολογία λέιζερ ινών αντιπροσωπεύει επί του παρόντος την πιο αποτελεσματική προσέγγιση για εφαρμογές λέιζερ υψηλής ισχύος, επωφελούμενη από την εκτεταμένη βιομηχανική ανάπτυξη που καθοδηγείται από τον τομέα των τηλεπικοινωνιών.

Στην έρευνα για τη σύντηξη αδρανειακής συγκράτησης (ICF), τα λέιζερ υψηλής ενέργειας παράγουν τις ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις που απαιτούνται για τη συμπίεση και τη θέρμανση του καυσίμου δευτερίου-τριτίου στις συνθήκες σύντηξης. Πέρα από τη σύντηξη, αυτά τα λέιζερ παίζουν κρίσιμους ρόλους στη μελέτη των αλληλεπιδράσεων φωτός-ύλης μεταξύ της φυσικής του πλάσματος και της φυσικής υψηλής ενεργειακής πυκνότητας.

Για εγκαταστάσεις λέιζερ μεγάλης κλίμακας όπως το LULI2000 της Γαλλίας, η εγκατάσταση λέιζερ STFC του Ηνωμένου Βασιλείου ή συστήματα κατηγορίας megajoule όπως η Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF) στις Ηνωμένες Πολιτείες και το Laser Mégajoule (LMJ) στη Γαλλία, ο ακριβής χρονικός έλεγχος των παλμών λέιζερ αποτελεί θεμελιώδη απαίτηση. Η τεχνολογία διαμόρφωσης παλμών επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο της παροχής ενέργειας λέιζερ, βελτιώνοντας την απόδοση της σύντηξης και την πειραματική αξιοπιστία.

Το σύστημα ModBox-FrontEnd της Exail αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στην απόδοση διαμόρφωσης προσωρινού παλμού. Με δυνατότητα παραγωγής παλμών λέιζερ με αυθαίρετα χρονικά προφίλ διατηρώντας παράλληλα υψηλούς ρυθμούς επανάληψης, αυτή η ολοκληρωμένη λύση προσφέρει ανώτερη αντίθεση και σταθερότητα σε σύγκριση με τις συμβατικές προσεγγίσεις διαμόρφωσης.

Οι εγκαταστάσεις λέιζερ κλίμακας Megajoule πραγματοποιούν εξαιρετικά πολύπλοκα πειράματα συγχρονίζοντας με ακρίβεια εκατοντάδες ακτίνες λέιζερ σε στόχους κλίμακας χιλιοστών. Αυτά τα πειράματα δημιουργούν έντονες ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές και περιβάλλοντα ακτινοβολίας, συμπεριλαμβανομένων παλμικών ακτίνων Χ, νετρονίων 14 MeV και ακτινοβολίας γάμμα. Μέσα σε αυτούς τους πειραματικούς θαλάμους, όλος ο εξοπλισμός - από τη διάγνωση λέιζερ και πλάσματος έως τα συστήματα ελέγχου - πρέπει να λειτουργεί αξιόπιστα κάτω από έντονη έκθεση σε ακτινοβολία.

Η τεχνολογία οπτικών ινών παρέχει πολλαπλά πλεονεκτήματα σε αυτά τα περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένης της εγγενούς ανθεκτικότητας και της ανοσίας σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Τα εξειδικευμένα συστήματα ινών χρησιμεύουν ως κρίσιμα όργανα μέτρησης, επιτρέποντας τη συλλογή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο — ιδιαίτερα για εφαρμογές χρονισμού παλμών λέιζερ και διαμόρφωσης.

Για πάνω από μια δεκαετία, η Exail υπηρέτησε ως αποκλειστικός προμηθευτής διαγνωστικών ινών σκληρυμένων με ακτινοβολία σε εγκαταστάσεις συμπεριλαμβανομένων των NIF και LMJ. Αυτές οι εξειδικευμένες ίνες διατηρούν την ποιότητα και την ακρίβεια των δεδομένων ακόμη και στα περιβάλλοντα με την υψηλότερη ακτινοβολία κοντά σε πειραματικούς στόχους. Πριν από την ανάπτυξή τους, πολλά πειράματα ουσιαστικά προχωρούσαν «τυφλά» λόγω της αδυναμίας ανάκτησης επαρκών πληροφοριών στόχου.

Το κοινό εργαστήριο LabH6, που ιδρύθηκε μέσω της συνεργασίας μεταξύ της Exail και του εργαστηρίου Hubert Curien (CNRS/IOGS/St-Etienne University), επικεντρώνεται στην ανάπτυξη τεχνολογιών οπτικών ινών για ακραία περιβάλλοντα. Η έρευνα για τις επιδράσεις της ακτινοβολίας στις ίνες πυριτίου οδηγεί σε συνεχείς βελτιώσεις στην απόδοση της εξασθένησης που προκαλείται από την ακτινοβολία (RIA) - ο πρωταρχικός παράγοντας που περιορίζει τη μετάδοση φωτός στις ακτινοβολημένες ίνες. Αυτές οι εξελίξεις επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής των ινών σε εφαρμογές έντασης ακτινοβολίας ενώ ενισχύουν την αξιοπιστία των δεδομένων.